Moldex3D全方位体积收缩补偿法 有效满足塑料产品尺寸精度

in 焦点文章 on 6 月 01, 2016

在塑料射出产业中,要兼顾质量与大量生产两大目标,模具尺寸精度是最重要的关键。要达到模具尺寸精度,除了仰赖工程师的经验外,业界最常见的方式即为总体补偿法。

总体补偿法为使用整体平均收缩率来进行预放缩水,这种方式在产品收缩率一致的情况下不失为一个好方法;然而大部分产品在不同部位的收缩率往往并不相同,甚至可能有极大落差,如此一来便无法符合实际需求。传统上多以试误法来使产品符合规格,但此方法既耗时且成本高,甚至有时经过了无数次的试模,仍很难同时满足所有规格目标,造成模具因无法修改而被迫丢弃。

为免除上述困扰,业界常利用CAE技术来诊断试模过程,在产品与模具设计时间就能及早发现潜在问题,其中翘曲问题是最直接影响产品的精度或组装上的正确性。对此Moldex3D提出了「全方位体积收缩补偿法」,针对产品不同部位潜在的收缩行为进行不同的预放缩水。此方法能快速使所有部位同时达到目标精度,有效改善翘曲。

以下以简要方式说明全方位体积收缩补偿法的流程。图一为一个L形模型,(a)图是目标设计的几何形状及尺寸(TD);(b)图为以Moldex3D模流分析软件针对TD的翘曲模拟结果 (STD)。接下来为能更清楚了解产品三维收缩的行为,将收缩程度分别以X、Y、Z三轴来表示,再依此收缩程度逆向补偿回TD,而经此修改后的设计变更就视为补偿目标设计(CTD),如图一(c)。最后再对此项设计变更进行模拟,其分析结果就视为仿真补偿目标设计(SCTD),如图一(d)。经过此补偿效应后,可以发现SCTD非常接近TD。

achieve-plastic-part-dimension-accuracy-through-3d-volume-shrinkage-compensation-method-1图一  全方位体积收缩补偿法的简要流程图
(a) TD: 目标设计(即产品尺寸)。
(b) STD: 仿真目标设计,为TD的模拟结果。
(c) CTD: 补偿目标设计,基于STD的收缩程度逆向补偿回TD。
(d) SCTD: 仿真补偿目标设计,为CTD的模拟结果。

接下来以手机壳案例作说明,其几何模型尺寸如图二所示。该手机模型在组装上有十二个规格,而各规格尺寸公差都不同(如图三)。

achieve-plastic-part-dimension-accuracy-through-3d-volume-shrinkage-compensation-method-2图二  塑件几何尺寸
achieve-plastic-part-dimension-accuracy-through-3d-volume-shrinkage-compensation-method-4图三  手机模型分成三个部分(上图),a~l为十二个规格及尺寸公差(下图)

图四为手机模型的全方位体积收缩补偿法模拟结果,由STD-T1可知,每个规格的偏差值都不同,表示每个点收缩的方向都不一样。考虑整体的收缩行为并逆向补偿回TD,将得到CTD2作为新的模具设计;CTD2的模拟结果则如SCTD2所示。显然12种规格皆可符合期望目标,证明全方位体积收缩补偿法是解决翘曲的最佳方法,可有效减少试模人力及成本,并加快生产制程。

achieve-plastic-part-dimension-accuracy-through-3d-volume-shrinkage-compensation-method-5图四  全方位体积收缩补偿法
TD:目标设计,STD:仿真目标设计(T1:原始制程),CTD2:补偿目标设计(使用三维收缩率作补偿),SCTD-T2:仿真补偿目标设计。

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